弗朗西丝·汉密尔顿·阿诺德（英语：Frances Hamilton Arnold，1956年7月25日－），美国化学工程师，专精领域为化学工程、生物工程学、生物化学。阿诺德于2018年获得诺贝尔化学奖，是该奖第五位女性得主。
阿诺德获得此项荣誉的理由是，她是将定向演化应用于酵素制作的研究先驱。由于酶是化学反应的重要催化剂，她的研究促成了该技术广泛运用于生产生物燃料、制药等化工、生物工程领域。
阿诺德出生于美国宾州Edgewood，母亲为Josephine Inman（娘家姓Routheau），父亲William Howard Arnold是核物理学家。阿诺德在匹兹堡的市郊长大，1974年从高中Taylor Allderdice High School毕业；期间曾搭陌生人的顺风车到华盛顿特区抗议越南战争，并透过当酒吧女侍应及计程车司机维生。
1979年，从普林斯顿大学毕业，主修机械工程学及航空太空工程学；1985年，从加利福尼亚大学柏克莱分校博士毕业，主修化学工程，期间在导师Harvey Blanch的实验室内学习，研究亲和色谱法的技巧。其后，在加利福尼亚大学柏克莱分校及加利福尼亚理工学院做研究。
阿诺德率先使用定向演化来创造酶（生化分子 - 通常是催化或加速化学反应的蛋白质），具有改进的和/或新的功能。 定向演化策略涉及迭代轮次的随机突变蛋白质基因和筛选具有改进功能的蛋白质，并且已经用于创建有用的生物系统，包括酶，代谢途径，遗传调节回路（英语：Genetic regulatory circuit）和生物体。 在自然界中，通过自然选择演化可以导致蛋白质（包括酶）非常适合进行生物学任务，但自然选择只能作用于现有的序列变异（突变），并且通常在很长一段时间内发生 。 阿诺德通过在蛋白质的基础序列中引入突变来加速这一过程; 然后，她测试这些突变的影响。如果突变改善了蛋白质的功能，她可以继续迭代过程以进一步优化它。 该策略具有广泛的意义，因为它可用于设计用于各种应用的蛋白质。 例如，她使用定向进化来设计可用于生产可再生燃料（英语：Renewable fuels）的酶和对环境危害较小的药物化合物。
2018年，阿诺德与美国科学家乔治·P·史密斯以及英国科学家格雷戈里·温特分享了酶学方面的研究，由此共同获得2018年诺贝尔化学奖。随后的有关论文于2019年5月发表在《科学》杂志上。但是这篇论文被指实验结果不可复现。2020年1月2日，阿诺德宣布撤回该篇论文并公开致歉。
阿诺德曾和Jay Bailey（英语：James E. Bailey）结婚，两人育有一子James，但最后离婚，Bailey更于2001年因癌症过世。后阿诺德和Andrew E. Lange（英语：Andrew E. Lange）于1994年结婚，两人育有二子William及Joseph，但最后离异；分开后，Lange在2010年自杀身亡，而儿子William则于2016年意外死亡。
阿诺德曾于2005年被诊断患上乳癌，但接受一年半的治疗后已痊愈。
阿诺德的成果得到了许多奖项的认可，包括2018年诺贝尔化学奖，2011年美国国家工程院（NAE）德雷珀奖（第一位获得该奖项的女性）和2011年国家技术与创新奖（英语：National Medal of Technology and Innovation）。 她于2011年当选美国艺术与科学学院，并于2014年入选国家发明家名人堂。 她是第一位被选入美国三所国家科学院院士的女性 - 美国国家工程院（2000年），国家医学院（英语：National Academy of Medicine）（以前称为医学研究所）（2004年）和美国国家科学院（2008年）。
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